Dosen Pengampu : Darwison, MT.
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik
Universitas Andalas
Padang
2017
2017
POWER AMPLIFIERS, POWER SUPPLIES, AND OTHER TWO TERMINAL DEVICES
1. Power Amplifier[Menuju Awal]
Power amplifiers adalah alat yang berfungsi untuk mengubah sinyal input beramplitudo rendah menjadi sinyal output beramplitudo yang lebih tinggi dengan frekuensi tetap.
Salah satu metode yang digunakan untuk
mengkategorikan amplifier adalah dengan kelas. Pada dasarnya, kelas amplifier
mewakili jumlah output sinyal bervariasi selama satu siklus operasi untuk
siklus penuh sinyal input. Sebuah deskripsi singkat dari kelas penguat
disediakan berikutnya.
Kelas A: Sinyal output bervariasi untuk penuh
360 ° dari siklus pada Gambar 16.1a.
Kelas B: sirkuit kelas B memberikan sinyal output yang berbeda-beda selama satu setengah siklus sinyal input, atau untuk 180 ° sinyal, seperti ditunjukkan pada Gambar. 16.1b. Oleh karena itu titik bias dc untuk kelas B adalah pada 0 V, dengan output kemudian bervariasi dari titik bias ini untuk siklus setengah.dan lain untuk memberikan operasi pada negatif-output setengah siklus yang diperlukan.
Kelas C: Output dari kelas C penguat bias untuk operasi siklus kurang dari 180 ° dan akan beroperasi hanya dengan disetel (resonansi) sirkuit, seperti pada penerapan radio atau komunikasi-komunikasi.
Kelas D: Kelas operasi ini merupakan bentuk operasi amplifier menggunakan pulsa (digital) sinyal, yang selama interval pendek dan off untuk interval lebih lama.
Bias koneksi rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 16,2 dapat digunakan untuk membahas fitur utama kelas A amplifier. Satu-satunya perbedaan antara sirkuit ini dan versi-sinyal kecil dianggap sebelumnya adalah bahwa sinyal ditangani oleh sirkuit besar-sinyal berada di kisaran volt dan transistor yang digunakan adalah transistor daya yang mampu beroperasi di kisaran beberapa puluhan watt. Seperti yang akan ditampilkan di bagian ini, sirkuit ini bukan yang terbaik untuk digunakan sebagai penguat besar-sinyal karena efisiensi daya yang buruk.
 |
| Rangkaian 16.2. Series fed Class A large signal amplifier |
Video simulasi
Operasi DC bias
bias dc pada operasi power amplifier, mempertimbangkan karakteristik kolektor ditunjukkan pada Gambar. 16.3. Sebuah garis beban ac ditarik kita-ing beban nilai-nilai garis kemudian menentukan dari V dan RC. operasi Perpotongan titik bias dc (Q-point) untuk Operasi AC Ketika sinyal input ac diterapkan pada amplifier Gambar. 16.2, output akan bervariasi dari yang tegangan operasi bias dc dan arus.
1.2 Transformer - coupled kelas A [Menuju Awal]
suatu bentuk kelas A penguat memiliki efisiensi maksimum 50% menggunakan trafo untuk pasangan sinyal output ke beban seperti ditunjukkan pada Gambar. 16.6.
 |
| Rangkaian 16.6. Transformer coupled audio amplifier |
TEGANGAN
TRANSFORMASI
Seperti ditunjukkan pada Gambar. 16.7a, trafo dapat meningkatkan
atau turun tegangan ap- menghujani ke satu sisi langsung sebagai rasio belitan
(atau jumlah lilitan) di setiap sisi. Transformasi tegangan diberikan oleh
TRANSFORMASI ARUS
Arus
dalam gulungan sekunder berbanding terbalik dengan jumlah putaran dalam
gulungan. Transformasi saat diberikan oleh
 |
| Gambar 16.7 Transformer operasi: (a) transformasi tegangan; (b) transformasi saat ini; (c) transformasi impedansi. |
Hubungan
ini ditunjukkan pada Gambar. 16.7b. Jika jumlah lilitan kawat pada sekunder
lebih besar daripada di primer, arus sekunder akan kurang dari arus dalam
utama.
Menggunakan transistor komplementer (npn dan pnp) adalah mungkin untuk mendapatkan keluaran siklus penuh melintasi beban menggunakan setengah siklus operasi dari masing-masing transistor, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 16.16a. Sementara satu sinyal input diterapkan pada basis kedua transistor, transistor, yang bertipe berlawanan, akan melakukan pada setengah siklus masukan yang berlawanan. Transistor npn akan bias menjadi konduksi oleh setengah siklus sinyal positif, dengan setengah siklus sinyal yang dihasilkan melintasi beban seperti ditunjukkan pada Gambar. 16.16b. Selama setengah siklus sinyal negatif, transistor pnp bias ke konduksi saat input berubah negatif, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 16.16c.
Sehingga tegangan output tidak mengikuti input di sekitar tegangan nol. Biasing transistor di kelas AB memperbaiki operasi ini dengan biasing kedua transistor menjadi lebih dari setengah siklus.
 | |
|
Versi praktis dari rangkaian push-pull menggunakan transistor komplementer ditunjukkan pada Gambar. 16.17. Perhatikan bahwa beban digerakkan sebagai keluaran dari pengikut emitor sehingga tahanan beban beban dicocokkan dengan resistansi keluaran rendah dari sumber penggerak. Sirkuit ini menggunakan transistor yang terhubung dengan Darlington untuk memberikan arus keluaran yang lebih tinggi dan resistansi keluaran yang lebih rendah.
 |
| Rangkaian 16.17. Complementary symmetry push pull circuit using darlington transistor |
Di sirkuit penguat daya praktis, lebih baik menggunakan transistor npn untuk kedua perangkat arus keluaran arus tinggi. Karena sambungan push-pull memerlukan perangkat pelengkap, transistor daya pnp tinggi harus digunakan. Cara praktis untuk mendapatkan operasi pelengkap saat menggunakan transistor npn yang sama dan cocok untuk keluaran disediakan oleh sirkuit pelengkap kuasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 16.18.
 |
| Rangkaian 16.18. Quasi complementary push pull transformerless power amplifier |
2.1 DC operation of RC filter section [Menuju Awal]
2.2 Series regulator circuit[Menuju Awal]
2.3 Improve series regulator circuit[Menuju Awal]
2.4 Improve shunt voltage regulator circuit[Menuju Awal]
Video simulasi :
3. Other two terminal devices [Menuju Awal]
3.1 Dioda Schottky [Menuju Awal]
Dioda Schottky adalah tipe khusus dari diode dengan tegangan yang rendah. Ketika arus mengalir melalui diode akan ditahan oleh hambatan internal, yang menyebabkan tegangannya menjadi kecil di terminal diode. Dioda normal antara 0.7-1.7 volt, sementara diode Schottky tegangan kira-kira antara 0.15-0.45 volt.
Dioda Schottky menggunakan simpangan logam-semikonduktor sebagai sawar Schottky (dari sebuah simpangan semikonduktor-semikonduktor seperti dalam diode konvensional). Sawar Schottky ini dihasilkan dengan waktu kontak yang sangat cepat dan tegangan yang rendah.
Perbedaan yang paling penting antara p-n dan diode Schottky adalah dari membalikkannya waktu pemulihan, ketika beralih dari keadaan tidak menghantarkan ke keadaan menghantarkan dan sebaliknya. Dimana dalam diode p-n waktu pemulihan balik dapat dalam orde ratusan nano-detik dan kurang dari 100 nano-detik untuk diode cepat.
3.2 Dioda Varactor [Menuju Awal]
Dioda Varactor pada umumnya terbuat dari bahan Semikonduktor Silikon dengan Sambungan PN yang dirancang khusus untuk memiliki sifat kapasitansi pada rangkaian bias balik (reverse bias) seperti Dioda Zener.
Dalam penggunaannya, Terminal Katoda Dioda Varactor akan dihubungkan ke tegangan positif (+) sedangkan terminal Anoda-nya dihubungkan ke tegangan negatif (-). Jika terjadi perubahan beda potensial diantara terminal Katoda dan Anoda yang melebihi breakdown atau tegangan tembus Dioda Varactor, maka daerah deplesi pada sambungan semikonduktor tipe P dan tipe N dalam Dioda Varaktor tersebut akan terjadi perubahan lebar. Semakin tinggi tegangan terbalik (Reverse Bias) yang diberikan pada Dioda Varaktor, semakin lebar pula daerah deplesi pada sambungan semikonduktor tersebut yang mengakibatkan semakin rendahnya nilai kapasitansi. Sebaliknya, jika Dioda Varaktor menerima tegangan terbalik atau reverse bias yang rendah, maka deplesi akan menyempit sehingga nilai kapasitansi menjadi lebih tinggi.
3.3 Dioda Tunnel [Menuju Awal]
Dari gambar karakteristik diatas terlihat bahwa ketika Tegangan bias maju (Forward Bias) kecil diberikan ke Dioda Tunnel, arus pun ikut meningkat. Seiring dengan bertambah Tegangan bias maju, arus meningkat mencapai puncak arus (Ip), namun ketika Tegangan meningkat lagi sedikit pada nilai tertentu Arus berubah menjadi menurun hingga titik terendahnya atau disebut dengan arus lembah (Iv). Apabila Tegangan yang diberikan meningkat lebih lanjut lagi, maka Arus pada Dioda Tunnel akan mulai meningkat lagi.
Tegangan bias maju yang diperlukan untuk menggerakan Dioda Tunnel ke puncak arus dan kemudian menurun menuju ke lembah arus disebut sebagai Puncak Tegangan (Vp) sedangkan Tegangan pada Lembah itu sendiri disebut dengan Tegangan Lembah (Vv). Wilayah dimana arus mulai menurun dari Ip ke Iv pada saat diberikan Tegangan Maju ini disebuh dengan wilay Resistansi Negatif (wilayah antara Vp an Vv pada Grafik).
3.4 Photodioda [Menuju Awal]
Photodiode terdiri dari satu lapisan tipis semikonduktor tipe-N yang memiliki kebanyakan elektron dan satu lapisan tebal semikonduktor tipe-P yang memiliki kebanyakan hole. Lapisan semikonduktor tipe-N adalah Katoda sedangkan lapisan semikonduktor tipe-P adalah Anoda.
Saat Photodiode terkena cahaya, Foton yang merupakan partikel terkecil cahaya akan menembus lapisan semikonduktor tipe-N dan memasuki lapisan semikonduktor tipe-P. Foton-foton tersebut kemudian akan bertabrakan dengan elektron-elektron yang terikat sehingga elektron tersebut terpisah dari intinya dan menyebabkan terjadinya hole. Elektron terpisah akibat tabrakan dan berada dekat persimpangan PN (PN junction) akan menyeberangi persimpangan tersebut ke wilayah semikonduktor tipe-N. Hasilnya, Elektron akan bertambah di sisi semikonduktor N sedangkan sisi semikonduktor P akan kelebihan Hole. Pemisahan muatan positif dan negatif ini menyebabkan perbedaan potensial pada persimpangan PN. Ketika kita hubungkan sebuah beban ataupun kabel ke Katoda (sisi semikonduktor N) dan Anoda (sisi semikonduktor P), Elektron akan mengalir melalui beban atau kabel tersebut dari Katoda ke Anoda atau biasanya kita sebut sebagai aliran arus listrik.
3.5 Thermistor [Menuju Awal]
Thermistor adalah salah satu jenis Resistor yang nilai resistansi atau nilai hambatannya dipengaruhi oleh Suhu (Temperature). Thermistor merupakan singkatan dari “Thermal Resistor” yang artinya adalah Tahanan (Resistor) yang berkaitan dengan Panas (Thermal). Thermistor terdiri dari 2 jenis, yaitu Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan Thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient).
Seperti namanya, Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun jika suhu di sekitar Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik / Negatif). Sedangkan untuk Thermistor PTC, semakin tinggi suhu disekitarnya, semakin tinggi pula nilai resistansinya (berbanding lurus / Positif).
1. Rangkaian multisim
2. Video simulasi rangkaian
3. File.html (versi matlab)
4. File panduan
5. Daftar Pustaka[Menuju Awal]
- Boylestad, Robert L and Nashelsky, Louis. 2013. Electronic Devices and Circuit Theory. Pearson.
- Brindley, Keith. 2005. Starting Electronics 3rd Edition. Newness.
- Cathey, Jimmie J. 2002. Theory and Problems of Electronic Device and Circuit. Mc Graw : Hill Education.
- Darwison. 2010. Teori, Simulasi, dan Aplikasi Elektronika. Jilid 1. ISBN : 978-602-9081-10-7. Padang : CV Ferila.
- Darwison. 2010. Teori, Simulasi, dan Aplikasi Elektronika. Jilid 2. ISBN : 978-602-9081-10-8. Padang : CV Ferila.
- Hugnes, John M. 2016. Practical Electronics : Components and Techniques. O'Reilly Media.
- Sinclair, Lan R and Dunton, John. 2007. Practical Electronics Handbook. Newness.
